一、头文件
首先说下头文件，其实头文件对计算机而言没什么作用，她只是在预编译时在#include的地方展开一下，没别的意义了，其实头文件主要是给别人看的。
我做过一个实验，将头文件的后缀改成xxx.txt，然后在引用该头文件的地方用
#include”xxx.txt”
编译，链接都很顺利的过去了，由此可知，头文件仅仅为阅读代码作用，没其他的作用了！
不管是C还是C++，你把你的函数，变量或者结构体，类啥的放在你的.c或者.cpp文件里。然后编译成lib,dll,obj,.o等等，然后别人用的 时候，最基本的gcc hisfile.cpp yourfile.o|obj|dll|lib 等等。
但对于我们程序员而言，他们怎么知道你的lib,dll…里面到底有什么东西？要看你的头文件。你的头文件就是对用户的说明。函数，参数，各种各样的接口的说明。
那既然是说明，那么头文件里面放的自然就是关于函数，变量，类的“声明”(对函数来说，也叫函数原型)了。记着，是“声明”，不是“定义”。
声明和定义的区别。
变量的声明有两种情况：
1、一种是需要建立存储空间的。例如：int a 在声明的时候就已经建立了存储空间。
2、另一种是不需要建立存储空间的。 例如：extern int a 其中变量a是在别的文件中定义的。
声明是向编译器介绍名字－－标识符。它告诉编译器“这个函数或变量在某处可找到，它的模样象什么”。
而定义是说：“在这里建立变量”或“在这里建立函数”。它为名字分配存储空间。无论定义的是函数还是变量，编译器都要为它们在定义点分配存储空间。 对于变量，编译器确定变量的大小，然后在内存中开辟空间来保存其数据，对于函数，编译器会生成代码，这些代码最终也要占用一定的内存。
总之就是：把建立空间的声明成为“定义”，把不需要建立存储空间的成为“声明”。
基本类型变量的声明和定义（初始化）是同时产生的；而对于对象来说，声明和定义是分开的。
例如：类A
如果A a;就是一个声明，告诉编译器a是A类的一个对象变量，但是不进行初始化；
如果以后a=new A();这就是初始化，分配了空间。
（我们声明的最终目的是为了提前使用，即在定义之前使用，如果不需要提前使用就没有单独声明的必要，变量是如此，函数也是如此，所以声明不会分配存储空间，只有定义时才会分配存储空间。）
用static来声明一个变量的作用有二：
(1)对于局部变量用static声明，则是为该变量分配的空间在整个程序的执行期内都始终存在。
(2)外部变量用static来声明，则该变量的作用只限于本文件模块。
补充：
什么是定义？什么是声明？它们之间的区别是什么？
所谓定义就是（编译器）创建一个对象，为这个对象分配一块内存，并给它取上一个名字，这个名字就是就是我们经常所说的变量名或对象名。
声明有2重含义：
（1） 告诉编译器，这个名字已经匹配到一块内存上，下面的代码用到变量或者对象是在别的地方定义的。声明可以出现多次。
（2） 告诉编译器，这个名字已经被预定了，别的地方再也不能用它来作为变量名或对象名。
定义和声明的最重要区别就是：
定义创建对象并为这个对象分配了内存，声明没有分配内存。
所以，最好不要傻嘻嘻的在头文件里定义什么东西。比如全局变量：
/*xx头文件*/
#ifndef _XX_头文件.H
#define _XX_头文件.H
int A;
#endif
那么，很糟糕的是，这里的int A是个全局变量的定义，所以如果这个头文件被多次引用的话，你的A会被重复定义，显然语法上错了。只不过有了这个#ifndef的条件编译，所以能保证你的头文件只被引用一次，不过也许还是不会出岔子，但若多个c文件包含这个头文件时还是会出错的，因为宏名有效范围仅限于本c源文件，所以在这多个c文件编译时是不会出错的，但在链接时就会报错，说你多处定义了同一个变量，
Linking…
incl2.obj : error LNK2005: “int glb” (
?glb@@3HA
) already defined in incl1.obj
Debug/incl.exe : fatal error LNK1169: one or more multiply defined symbols found
注意！！！
二、Extern
这个关键字真的比较可恶，在定义变量的时候，这个extern居然可以被省略(定义时，默认均省略)；在声明变量的时候，这个extern必须添加在变量前，所以有时会让你搞不清楚到底是声明还是定义。或者说，变量前有extern不一定就是声明，而变量前无extern就只能是定义。注：定义要为变量分配内存空间；而声明不需要为变量分配内存空间。
下面分变量和函数两类来说：
（1）变量
尤其是对于变量来说。
extern int a;//声明一个全局变量a
int a; //定义一个全局变量a
extern int a =0 ;//定义一个全局变量a 并给初值。
int a =0;//定义一个全局变量a,并给初值，
第四个 等于 第 三个，都是定义一个可以被外部使用的全局变量，并给初值。
糊涂了吧，他们看上去可真像。但是定义只能出现在一处。也就是说，不管是int a；还是extern int a=0；还是int a=0;都只能出现一次，而那个extern int a可以出现很多次。
当你要引用一个全局变量的时候，你就必须要声明，extern int a; 这时候extern不能省略，因为省略了，就变成int a;这是一个定义，不是声明。注：extern int a; 中类型int可省略，即extern a; 但其他类型则不能省略。
（2）函数
函数，对于函数也一样，也是定义和声明，定义的时候用extern，说明这个函数是可以被外部引用的，声明的时候用extern说明这是一个声明。 但由于函数的定义和声明是有区别的，定义函数要有函数体，声明函数没有函数体(还有以分号结尾)，所以函数定义和声明时都可以将extern省略掉，反正其他文件也是知道这个函数是在其他地方定义的，所以不加extern也行。两者如此不同，所以省略了extern也不会有问题。
比如：
/*某cpp文件*/
int fun(void)
{
return 0;
}
很好，我们定义了一个全局函数
/*另一cpp文件*/
int fun(void);
我们对它做了个声明，然后后面就可以用了
加不加extern都一样
我们也可以把对fun的声明 放在一个头文件里，最后变成这样
/*fun.h*/
int fun(void); //函数声明，所以省略了extern，完整些是extern int fun(void);
/*对应的fun.cpp文件*/
int fun(void)
{
return 0;
}//一个完整的全局函数定义，因为有函数体，extern同样被省略了。
然后，一个客户，一个要使用你的fun的客户，把这个头文件包含进去，ok，一个全局的声明。没有问题。
但是，对应的，如果是这个客户要使用全局变量，那么要extern 某某变量；不然就成了定义了。
总结：
对变量而 言，如果你想在本源文件(例如文件名A)中使用另一个源文件(例如文件名B)的变量，方法有2种：(1)在A文件中必须用extern声明在B文件中定义 的变量(当然是全局变量)；(2)在A文件中添加B文件对应的头文件，当然这个头文件包含B文件中的变量声明，也即在这个头文件中必须用extern声明 该变量，否则，该变量又被定义一次。
对函数而 言，如果你想在本源文件(例如文件名A)中使用另一个源文件(例如文件名B)的函数，方法有2种：(1)在A文件中用extern声明在B文件中定义的函 数(其实，也可省略extern，只需在A文件中出现B文件定义函数原型即可)；(2)在A文件中添加B文件对应的头文件，当然这个头文件包含B文件中的 函数原型，在头文件中函数可以不用加extern。
对上述总结换一种说法：
(a)对于一个文件中调用另一个文件的全局变量，因为全局变量一般定义在原文件.c中，我们不能用#include包含源文件而只能包含头文件，所以常用的方法是用extern int a来声明外部变量。 另外一种方法是可以是在a.c文件中定义了全局变量int global_num ，可以在对应的a.h头文件中写extern int global_num ，这样其他源文件可以通过include a.h来声明她是外部变量就可以了。
（b）还有变量和函数的不同举例
int fun(); 和 extern int fun(); 都是声明(定义要有实现体)。 用extern int fun()只是更明确指明是声明而已。
而 int a; 是定义
extern int a; 是声明。
(3)此外，extern修饰符可用于C＋＋程序中调用c函数的规范问题。
比如在C＋＋中调用C库函数，就需要在C＋＋程序中用extern “C”声明要引用的函数。这是给链接器用的，告诉链接器在链接的时候用C函数规范来链接。主要原因是C＋＋和C程序编译完成后在目标代码中命名规则不同。
C＋＋语言在编译的时候为了解决的多态问题，会将名和参数联合起来生成一个中间的名称，而c语言则不会，因此会造成链接时找不到对应的情况，此时C就需要用extern “C”进行链接指定，这告诉编译器，请保持我的名称，不要给我生成用于链接的中间名。
三、Extern和头文件的联系
这种联系也解决了最初提出的2个问题：
(a)用#include可以包含其他头文件中变量、函数的声明，为什么还要extern关键字？
(b)如果我想引用一个全局变量或函数a，我只要直接在源文件中包含#include<xxx.h> (xxx.h包含了a的声明)不就可以了么，为什么还要用extern呢？？
答 案：如果一个文件(假设文件名A)要大量引用另一个文件(假设文件名B)中定义的变量或函数，则使用头文件效率更高，程序结构也更规范。其他文件(例如文 件名C、D等)要引用文件名B中定义的变量或函数，则只需用#include包含文件B对应的头文件(当然，这个头文件只有对变量或函数的声明，绝不能有 定义)即可。
备注：
1.
extern可以置于变量或者函数前，以标示变量或者函数的定义在别的文件中，提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。此外extern也可用来进行链接指定。
也就是说extern有两个作用，第一个,当它与”C”一起连用时，如: extern “C” void fun(int a, int b);则告诉编译器在编译fun这个函数名时按着C的规则去翻译相应的函数名而不是C++的，C++的规则在翻译这个函数名时会把fun这个名字变得面目全非，可能是fun@aBc_int_int#%$也可能是别的，这要看编译器的”脾气”了(不同的编译器采用的方法不一样)，为什么这么做呢，因为C++支持函数的重载啊，在这里不去过多的论述这个问题，如果你有兴趣可以去网上搜索，相信你可以得到满意的解释!
第二，当extern不与”C”在一起修饰变量或函数时，如在头文件中: extern int g_Int; 它的作用就是声明函数或全局变量的作用范围的关键字，其声明的函数和变量可以在本模块活其他模块中使用，记住它是一个声明不是定义!也就是说B模块(编译单元)要是引用模块(编译单元)A中定义的全局变量或函数时，它只要包含A模块的头文件即可,在编译阶段，模块B虽然找不到该函数或变量，但它不会报错，它会在连接时从模块A生成的目标代码中找到此函数。
2 . C语言发展早期，编译器只认识.c(或.cpp)文件，而未定义.h文件。
那时的人们写了很多的.c(或.cpp)文件，渐渐地，人们发现在很多.c(或.cpp)文件中的声明变量或函数原型是相同的，但他们却不得不一个字一个 字地重复地将这些内容敲入每个.c(或.cpp)文件。但更为恐怖的是，当其中一个声明有变更时，就需要检查所有的.c(或.cpp)文件，并修改其中的 声明，啊~，简直是世界末日降临!
终于，有人（或许是一些人）再不能忍受这样的折磨，他（们）将重复的部分提取出来，放在一个新文件里，然后在需要的.c(或.cpp)文件中敲 入#include XXXX这样的语句。这样即使某个声明发生了变更，也再不需要到处寻找与修改了—世界还是那么美好！
因为这个新文件，经常被放在.c(或.cpp)文件的头部，所以就给它起名叫做“头文件”，扩展名是.h.
从此，编译器（其实是其中预处理器）就知道世上除了.c(或.cpp)文件，还有个.h的文件，以及一个叫做#include命令。
另外本人还开设了个人公众号：JiandaoStudio ，会在公众号内定期发布行业信息，以及各类免费代码、书籍、大师课程资源。
扫码关注本人微信公众号，有惊喜奥！公众号每天定时发送精致文章！回复关键词可获得海量各类编程开发学习资料！
例如：想获得Python入门至精通学习资料，请回复关键词Python即可。